RU140034U1

RU140034U1 - DEVICE FOR INDUCTION HEATING OF PRODUCTS OF NON-CYLINDRICAL FORM

Info

Publication number: RU140034U1
Application number: RU2013153222/07U
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Алиферов; Роман Александрович Бикеев; Алексей Валерьевич Бланк; Алексей Иванович Инкин; Андрей Эдуардович Морев; Владислав Алексеевич Промзелев
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-04-27

Abstract

Устройство индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы, содержащее нагреваемое изделие нецилиндрической формы с высокой электрической проводимостью из немагнитного материала и систему постоянных магнитов, расположенную соосно нагреваемому изделию, нагреваемое изделие или система постоянных магнитов установлены с возможностью вращения вокруг общей оси, отличающееся тем, что оно снабжено ферромагнитным ярмом, на котором закреплена указанная система постоянных магнитов, и полюсными наконечниками, жестко закрепленными относительно нагреваемого изделия, расположенными между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов, и выполненными в форме, обеспечивающей соответствующую требуемым условиям нагрева конфигурацию электромагнитного поля в нагреваемом изделии.A device for induction heating of non-cylindrical products containing a heated non-cylindrical product with high electrical conductivity from a non-magnetic material and a permanent magnet system located coaxially with the heated product, the heated product or permanent magnet system mounted for rotation around a common axis, characterized in that it is provided with a ferromagnetic the yoke on which the aforementioned system of permanent magnets is fixed, and pole tips rigidly fixed relative to relative to the heated product, located between the heated product and the system of permanent magnets, and made in a form that provides the configuration of the electromagnetic field corresponding to the required heating conditions in the heated product.

Description

Полезная модель относится к области электротермии, а именно к устройствам индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы из электропроводящего материала в пульсирующем электромагнитном поле, создаваемом специальным устройством с постоянными магнитами и может быть использовано для нагрева изделий перед обработкой давлением и для операций термообработки.The utility model relates to the field of electrothermics, namely, devices for induction heating of non-cylindrical products from an electrically conductive material in a pulsating electromagnetic field created by a special device with permanent magnets and can be used to heat products before pressure treatment and for heat treatment operations.

Известен способ «VERFAHREN ZUM INDUKTIVEN ERWÄRMEN EINES WERKSTÜCKS» (патент Германия №102005061670 2008 г. B4 H05B 6/10; H05B 6/44), содержащий описание устройства включающего нагреваемое изделие и сверхпроводящую катушку охватывающую его, а так же дополнительные сверхпроводящие катушки, расположенные у или на торцах нагреваемого изделия, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси. Нагреваемое изделие может быть установлено соосно со сверхпроводящей катушкой или его ось может составлять некоторый угол с осью сверхпроводящей катушки. Описанное устройство позволяет получить неравномерное температурное распределение по длине заготовки, т.к. плотность потока магнитного поля, пронизывающего заготовку, различна по длине оси вращения. В патенте рассматриваются различные варианты регулирования напряженности магнитного поля у концов нагреваемой заготовки как с помощью магнитов, так и с помощью дополнительных катушек, питающихся постоянным или переменным током. Изменяя направление и величину тока в этих катушках, можно как увеличивать напряженность магнитного поля с торцов заготовки для более интенсивного нагрева, так и компенсировать его для устранения перегрева концов.The known method "VERFAHREN ZUM INDUKTIVEN ERWÄRMEN EINES WERKSTÜCKS" (German patent No. 102005061670 2008 B4 H05B 6/10; H05B 6/44), containing a description of the device comprising a heated product and a superconducting coil covering it, as well as additional superconducting coils located at or at the ends of the heated product, mounted with the possibility of rotation around its axis. The heated article may be mounted coaxially with the superconducting coil, or its axis may be at some angle with the axis of the superconducting coil. The described device allows to obtain an uneven temperature distribution along the length of the workpiece, because the flux density of the magnetic field penetrating the workpiece is different along the length of the axis of rotation. The patent discusses various options for regulating the magnetic field at the ends of a heated preform, both with magnets and with additional coils powered by direct or alternating current. By changing the direction and magnitude of the current in these coils, you can both increase the magnetic field strength from the ends of the workpiece for more intense heating, and compensate for it to eliminate overheating of the ends.

Однако указанное устройство не позволяет нагревать изделия нецилиндрической формы.However, this device does not allow heating products of non-cylindrical shape.

Кроме того, известно устройство «APPARATUS AND A METHOD FOR INDUCTION HEATING OF PIECES OF ELECTRICALLY CONDUCTING AND NONMAGNETIC MATERIAL» (патент США №7339145 2008 г. B2 219/645, 219/635, 646, 619, 773; 266/103, 111; H05B 6/10; C21D 9/54), являющееся прототипом предлагаемой полезной модели и содержащее цилиндрическую заготовку для прессования с хорошей электрической проводимостью из немагнитного материала, и магнитную систему (постоянные магниты или сверхпроводящая катушка), установленные соосно. Нагреваемая заготовка установлена с возможностью либо вращения вокруг своей оси, либо линейного возвратно-поступательного движения вдоль оси магнитной системы, которая в таком случае выполняется с чередованием полюсов вдоль своей оси. Возбуждение электрического тока для нагрева заготовки возникает при ее перемещении в постоянном магнитном поле. Индуцируемый ток является источником резистивных потерь, за счет которых и происходит нагрев. Энергия, которая используется для нагрева, обеспечивается с помощью двигателя или другими устройствами, создающими вращательное или поступательное движение.In addition, it is known device "APPARATUS AND A METHOD FOR INDUCTION HEATING OF PIECES OF ELECTRICALLY CONDUCTING AND NONMAGNETIC MATERIAL" (US patent No. 7339145 2008, B2 219/645, 219/635, 646, 619, 773; 266/103, 111 ; H05B 6/10; C21D 9/54), which is the prototype of the proposed utility model and contains a cylindrical billet for pressing with good electrical conductivity from a non-magnetic material, and a magnetic system (permanent magnets or superconducting coil) mounted coaxially. The heated workpiece is installed with the possibility of either rotation around its axis, or linear reciprocating motion along the axis of the magnetic system, which in this case is performed with alternating poles along its axis. Excitation of electric current for heating a workpiece occurs when it moves in a constant magnetic field. Induced current is a source of resistive losses, due to which heating occurs. The energy that is used for heating is provided by a motor or other devices that create rotational or translational motion.

Однако указанное устройство не позволяет нагревать изделия нецилиндрической формы равномерно или с требуемым градиентом по поперечному сечению и длине, потому что не обеспечивает необходимую для равномерного или градиентного нагрева конфигурацию переменного магнитного поля в заготовке.However, this device does not allow heating products of a non-cylindrical shape uniformly or with the required gradient in cross section and length, because it does not provide the necessary for uniform or gradient heating configuration of an alternating magnetic field in the workpiece.

Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение равномерного нагрева или нагрева с требуемым градиентом температуры по поперечному сечению и длине.The objective of the claimed utility model is to ensure uniform heating or heating with the required temperature gradient along the cross section and length.

Поставленная задача решается тем, что устройство индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы, содержащее нагреваемое изделие нецилиндрической формы с высокой электрической проводимостью из немагнитного материала и систему постоянных магнитов, расположенную соосно нагреваемому изделию и установленную с возможностью вращения вокруг общей оси с заготовкой, снабжено ферромагнитным ярмом, на котором закреплена система постоянных магнитов, и полюсные наконечники, жестко закрепленные относительно нагреваемого изделия, расположенные между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов, и выполненные в форме, обеспечивающей соответствующую требуемым условиям нагрева (равномерный, градиентный) конфигурацию электромагнитного поля в нагреваемом изделии.The problem is solved in that the device for induction heating of non-cylindrical products containing a heated non-cylindrical product with high electrical conductivity from a non-magnetic material and a permanent magnet system located coaxially to the heated product and mounted to rotate around a common axis with the workpiece is provided with a ferromagnetic yoke which fixed system of permanent magnets, and pole pieces, rigidly fixed relative to the heated product, located between the heated product and the system of permanent magnets, and made in a form that ensures the configuration of the electromagnetic field corresponding to the required heating conditions (uniform, gradient) in the heated product.

На чертеже приведен общий вид предлагаемой полезной модели. Полезная модель содержит нагреваемое изделие 1, полюсные наконечники 2, выполненные в форме, обеспечивающей соответствующую требуемым условиям нагрева (равномерный, градиентный) конфигурацию переменного магнитного поля, жестко закрепленные относительно нагреваемого изделия 1 и расположенные между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов 3, закрепленной на ферромагнитном ярме 4.The drawing shows a General view of the proposed utility model. The utility model contains a heated product 1, pole pieces 2, made in a form that provides a uniform magnetic field configuration corresponding to the required heating conditions, rigidly fixed relative to the heated product 1 and located between the heated product and the permanent magnet system 3 mounted on a ferromagnetic yoke 4.

Полезная модель работает следующим образом: Ферромагнитное ярмо 4, обеспечивающее концентрацию магнитного поля внутри устройства, вместе с системой постоянных магнитов 3 вращается вокруг нагреваемого изделия 1 и полюсных наконечников 2 с помощью электродвигателя, создавая вращающееся магнитное поле. Полюсные наконечники, преобразуют вращающееся магнитное поле в пульсирующее электромагнитное поле, пронизывающее нагреваемое изделие в направлении поперечном его продольной оси, конфигурация которого соответствует их форме. Пульсирующее электромагнитное поле вызывает возникновение в нагреваемом изделии вихревых токов, обеспечивающих нагрев. В зависимости от конфигурации нагреваемого изделия полюсные наконечники, неподвижные относительно садки, выполняются в форме, обеспечивающей соответствующую требуемым условиям нагрева (равномерный, градиентный) конфигурацию переменного магнитного поля в нагреваемом изделии.The utility model works as follows: A ferromagnetic yoke 4, which provides a magnetic field concentration inside the device, together with a system of permanent magnets 3 rotates around a heated product 1 and pole pieces 2 using an electric motor, creating a rotating magnetic field. Pole lugs convert a rotating magnetic field into a pulsating electromagnetic field that penetrates the heated product in the direction transverse to its longitudinal axis, the configuration of which corresponds to their shape. A pulsating electromagnetic field causes eddy currents in the heated product to provide heating. Depending on the configuration of the heated product, the pole pieces, fixed relative to the cage, are made in a form that provides the (uniform, gradient) configuration of an alternating magnetic field in the heated product corresponding to the required heating conditions.

Использование заявляемой полезной модели позволяет нагревать изделия нецилиндрической формы равномерно или с требуемым градиентом температуры по поперечному сечению и длине, потому что благодаря использованию ферромагнитного ярма 4, обеспечивающего концентрацию магнитного поля внутри устройства и полюсных наконечников 2, соответствующей требуемым условиям нагрева формы, обеспечивает необходимую для равномерного или градиентного нагрева конфигурацию переменного магнитного поля в нагреваемом изделии.The use of the inventive utility model allows heating products of a non-cylindrical shape evenly or with a desired temperature gradient along the cross section and length, because due to the use of a ferromagnetic yoke 4, which provides a magnetic field concentration inside the device and pole tips 2, corresponding to the required mold heating conditions, it provides the necessary for uniform or gradient heating, the configuration of an alternating magnetic field in a heated article.

Claims

A device for induction heating of non-cylindrical products containing a heated non-cylindrical product with high electrical conductivity from a non-magnetic material and a permanent magnet system located coaxially with the heated product, the heated product or permanent magnet system mounted for rotation around a common axis, characterized in that it is provided with a ferromagnetic the yoke on which the aforementioned system of permanent magnets is fixed, and pole tips rigidly fixed relative to relative to the heated product, located between the heated product and the system of permanent magnets, and made in a form that provides the configuration of the electromagnetic field corresponding to the required heating conditions in the heated product.